[发明专利]一种U形湿敏光纤传感器及制作方法

说明书

本发明公开了一种U形湿敏光纤传感器的制作方法及制作方法；一种U形湿敏光纤传感器的制作方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：步骤A、光纤光栅预处理：首先将一截光纤的中间段的保护层去除，然后将光纤的中间段研磨至200‑91500μm，再将研磨后的光纤弯成U形；步骤B、具有增敏膜的U形光纤的制备：步骤B1、首先将导光材料聚砜溶解于二甲基亚砜溶液中，再向溶液中加入二氧化锗，搅拌均匀后，获得聚砜二氧化锗溶胶；步骤C、湿敏光纤传感器的制备；采用本发明制备的具有湿敏膜与增敏膜的U形湿敏光纤传感器,可广泛应用于能源，化工，生化检测等领域。

技术领域

本发明涉及氢气传感器，具体涉及一种U形湿敏光纤传感器及制作方法。

背景技术

湿度是影响电气控制柜、通信机房等安全运行的重要参数。为了使配电房湿度维持在器件正常允许相对湿度工作范围(最大允许相对湿度75％RH)，提高器件使用寿命，保证其安全运行，必须对配电房内湿度进行实时监测。

目前用于湿度测量的传感器很多，其中光纤传感器具有抗电磁干扰、耐化学腐蚀、远距离传输、响应速度快、灵敏度高等优点已被广泛地应用。在光纤湿度传感器中，塑料光纤湿度传感器相比于石英光纤湿度传感器具有价格低、直径大、数值孔径大、柔韧性好、易塑形等优点。尽管塑料光纤湿度传感器具有上述诸多优点，但已报到的塑料光纤湿度传感器面临一个关键性的问题：灵敏度低。

为了提高光纤湿度传感器灵敏度，不同结构类型的塑料光纤湿度传感器如U形、D形、锥度光纤传感器等被研制。尽管通过优化传感器敏感区的形状可提高其灵敏度，但这些光纤湿度传感器仍选用通信塑料光纤作为光传输与感知介质。通信塑料光纤内部光传输基于纤芯-包层膜，光束主要被限制在光纤内部传输，光纤表面光辐射强度低，光与被测参量作用强度低，导致传感器灵敏度低。因此，构建一种新型的用于增强光纤表面光辐射强度的新型光纤，并与选择性湿敏材料耦合，提高塑料光纤湿度传感器极其必要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种U形湿敏光纤传感器及制作方法。

本发明的技术方案是：一种U形湿敏光纤传感器的制作方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

步骤A、光纤光栅预处理：首先将一截光纤的中间段的保护层去除，然后将光纤的中间段研磨至200-91500μm，再将研磨后的光纤弯成U形。

步骤B、具有增敏膜的U形光纤的制备：

步骤B1、首先将导光材料聚砜溶解于二甲基亚砜溶液中，再向溶液中加入二氧化锗，该二氧化锗起光散射和折射率调制作用，搅拌均匀后，获得聚砜二氧化锗溶胶。

步骤B2、将增粘剂加拿大树脂溶于二甲苯，获得加拿大树脂溶胶。

步骤B3、将聚砜二氧化锗溶胶与加拿大树脂溶胶混合，得到增敏溶胶。

步骤B4、将增敏溶胶涂覆在光纤U形区的表面，在真空干燥箱中干燥，增敏溶胶干燥后形成增敏膜，获得具有增敏膜的U形光纤，所述增敏膜由聚砜、加拿大树脂和二氧化锗混合构成；获得的增敏膜的折射率大于光纤纤芯的折射率，能将光纤内部传输的低阶模以及光纤纤芯表面散射的光耦合进入增敏膜，以提高增敏膜内部传输的光强；同时二氧化锗GeO₂将对光产生散射，增大增敏膜表面辐射光强，以进一步提供传感器的灵敏度。

步骤C、湿敏光纤传感器的制备